DE3130920A1 - "ELIGIBLE COPPER ALLOYS" - Google Patents
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Description
Aus schexdungsver festigte Kupfer legierungenMade of solidified copper alloys
Gesinterte, ausscheidungsverfestigte Kupferlegierungen mit gleichförmig darin verteilten Aluminiumoxidteilchen sind be kannt und können aus Pulvergemischen erhalten werden, herge stellt nach verschiedenen Techniken einschließlich mechanischem Mischen des Alüminiumoxids mit Kupfermetallteilchen, interne Oxidation, gemeinsame Fällung von Aluminium- und Kupferverbindungen, gleichzeitige Fällung und Schmelzen der Metallnitrat-Verbindungen. Beispielsweise ist in der GBPS 917 005 ein Herstellungsverfahren offenbart, bei dem ein Kupferpulvergemisch mit wenigstens teilweise als überzug auf den Kupfermetallteilchen verteiltem Aluminiumoxid verwendet wird. Die angegebene mechanische Festigkeit und Duktilität der gesinterten Erzeugnisse lassen jedoch eine ausreichende Verbesserung gegenüber anderen Kupferlegierungen vermissen, um zu einer verbreiteten Annahme dieses Materials im Handel zu führen. Das Herstellungsverfahren der inneren Oxidation hat kommerziellen Erfolg gefunden, da sehr feine Dispersoide in der endgültigen, gesinterten Le-Sintered, precipitation strengthened copper alloys with Alumina particles uniformly distributed therein are be is known and can be obtained from mixtures of powders produced by various techniques including mechanical Mixing the aluminum oxide with copper metal particles, internal oxidation, joint precipitation of aluminum and copper compounds, simultaneous precipitation and melting of the Metal nitrate compounds. For example, in GBPS 917 005 a manufacturing method is disclosed in which a Copper powder mixture with at least partially as a coating alumina distributed on the copper metal particles is used. The specified mechanical strength and However, ductility of the sintered products leave a sufficient improvement over other copper alloys miss to lead to widespread acceptance of this material in the trade. The manufacturing process of the internal oxidation has found commercial success since very fine dispersoids in the final, sintered leather
gierung so hergestellt werden können, um mechanische Eigenschaften zu verbessern, und die Konzentration des Dispersoids kann recht sorgfältig gesteuert werden. Andererseits zeigt das kommerziell bevorzugte Herstellungsverfahren auch verschiedene Nachteile, dazu gehört die Schwierigkeit der Steuerung der Dispersoid - Teilchengröße und der Oxidation des Matrixmetalls an den Korngrenzen, was die mechanische Festigkeit der ausscheidungsverfestigten Legierung herabsetzt. Ferner ist das Verfahren der inneren Oxidation durch die Diffusionsgeschwindigkeit von Sauerstoff im Matrixmetall begrenzt, was die Verwendung des Sintermaterials auf Bleche, Draht oder Pulverform beschränkt.Alloy can be made to have mechanical properties and the concentration of the dispersoid can be controlled quite carefully. on the other hand also shows the commercially preferred manufacturing process several disadvantages including difficulty in controlling dispersoid particle size and oxidation of the matrix metal at the grain boundaries, which reduces the mechanical strength of the precipitation-strengthened alloy. Further, the process of internal oxidation is through the rate of diffusion limited by oxygen in the matrix metal, which means that the sintered material can be used on sheets, Wire or powder form restricted.
Mit Aluminiumoxid ausschexdungsverfestigte, intern oxidierte Kupferlegierungen werden nun als Pulvergemische zum Sintern zur Herstellung der gewünschten Endproduktform vertrieben. Das kommerzielle Verfahren zur Herstellung solcher Pulvergemische aus Kupfermetallteilchen und ausscheidungsverfestigendem Oxid beginnt mit einer Kupfer/Aluminium-LÖsungslegierung, die intern oxidiert wird, und ein Teil dieses Ausgangsmaterials verbleibt in dem Pulverprodukt. Das Vorliegen restlicher Lösungslegierung kann eine unerwünschte Änderung der physikalischen und metallurgischen Eigenschaften des Sinterprodukts verursachen, folglich einen Nachteil für das so hergestellte Legierungsmaterial darstellen. Die durchschnittliche Teilchengröße in dem kommerziellen Pulvergemisch wird auch um ASTM (E-112) Korngröße Nr. 6 gehalten, die, wie sich zeigte, nicht immer optimale physikalische Eigenschaften im gesinterten Endprodukt liefert. Da andererseits die dispergierte Aluminiumoxidphase innerhalb der einzelnen Kupferlegierungsteilchen in dem Pulvergemisch liegt, 1st es nicht schwer, eine Nähe zwischen den Aluminiumoxidteilchen zu halten, um die Aussch'ei*- dungsverfestigungs-Eigenschaften zu verstärken.Excretion-solidified with aluminum oxide, internally oxidized Copper alloys are now sold as powder mixtures for sintering to produce the desired end product shape. The commercial process for making such powder mixtures of copper metal particles and precipitation strengthening Oxide starts with a copper / aluminum solution alloy, which is internally oxidized, and part of this raw material remains in the powder product. The presence of residual solution alloy can cause an undesirable change in the physical and metallurgical properties of the sintered product cause, consequently represent a disadvantage for the alloy material thus produced. The average particle size The commercial powder mix is also maintained around ASTM (E-112) grit size # 6, which it has been shown not to be always optimal physical properties in the sintered end product supplies. On the other hand, since the dispersed alumina phase within each copper alloy particle in the powder mixture, it is not difficult to maintain close proximity between the aluminum oxide particles in order to strengthening strengthening properties.
Somit wäre es wünschenswert, ein mit Aluminiumoxid ausscheidungsverfestigtes Kupferlegierungs-Sinterprodukt in verbes-Thus, it would be desirable to have one that is precipitation strengthened with alumina Copper alloy sintered product in improved
serter Weise, die die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten nicht hat und auch nach einem direkteren und weniger kostspieligen Herstellungsverfahren als nach der internen Oxidation durchgeführt werden kann, zu bilden. Es wäre ferner wünschenswert, ein Kupferlegierungs-Sinterprodukt zur Verfügung zu stellen, das im wesentlichen frei von Lösungslegierungs-Nebenprodukten ist.serter way that does not have the difficulties described above and also after a more direct and less more expensive manufacturing processes than can be done after internal oxidation. It would be further It is desirable to provide a copper alloy sintered product that is substantially free of solution alloy by-products is.
Ausscheidungsver festigte Kupferlegierungsprodukte mit einer gesinterten Matrix aus Kupfermetallteilchen mit darin gleichförmig verteilten kleineren Aluminiumoxidteilchen werden erfindungsgemäß hergestellt und zeigen mechanische Eigenschaften der Zugfestigkeit, Streckfestigkeit, Härte und Duktilität zwischen Kupfer/Chrom-Legierungen und intern oxidierten, mit Aluminiumoxid ausscheidungsverfestigten Kupferlegierungen, wobei ferner jeder wesentliche Lösungslegierungsgehalt ausgeschlossen ist. Mit dem Begriff "Lösungslegierungsgehalt", wie er hier verwendet wird, ist eine Lösungslegierung aus Kupfer- und Äluminiummetall gemeint. Die hier verwendeten Begriffe "gesintert" und "sintern" bedeuten teilweises oder vollständiges Zusammenschweißen oder Zusammenfließen der Pulverteilchen, was allgemein die Folge einer gewissen Kombination einer Druckeinwirkung über Atmosphärendruck bei erhöhten Temperaturen unter der Schmelztemperatur des Kupfermetalls zur w Verdichtung des Pulvergemischs bis zur theoretischen Dichte ist. Es wird ein Herstellungsverfahren angewandt, das ein Kupfermetallpulvergemisch mit kleineren Aluminiumoxidteilchen als überzug auf den einzelnen Kupferteilchen in ausreichender Menge zur Verhinderung physikalischen Kontakts zwischen den Kupferteilchen bildet und das in herkömmlicher Weise durch Erhitzen auf etwa 1O5O°C in einer reduzierenden Atmosphäre zu einer Dichte im ungefähren Bereich von 6 bis 8,9 g/cm unter Bildung des ausscheidungsverfestigten Sinterlegierungsprodukts gesintert werden kann. Das Kupferpulvergemisch wird auch in besonderer Weise aus einer flüssigen Aufschlämmung der Kupfermetallteilchen in einer flüssigen Lösung einer gelösten Alu-Precipitation strengthened copper alloy products with a sintered Matrix of copper metal particles with smaller alumina particles uniformly distributed therein are according to the invention manufactured and show mechanical properties of tensile strength, yield strength, hardness and ductility between copper / chromium alloys and internally oxidized copper alloys precipitation-strengthened with aluminum oxide, further excluding any substantial solution alloy content is. With the term "solution alloy content" as it is used here, a solution alloy of copper and meant aluminum metal. The terms "sintered" and "sinter" as used herein mean partial or complete Welding together or flowing together of the powder particles, which is generally the result of a certain combination of pressures above atmospheric pressure at elevated temperatures below the melting temperature of the copper metal for the compaction of the powder mixture up to the theoretical density is. A manufacturing process is used which comprises a copper metal powder mixture with smaller aluminum oxide particles as a coating on the individual copper particles in sufficient Amount to prevent physical contact between the copper particles forms in a conventional manner Heat to about 1050 ° C in a reducing atmosphere a density in the approximate range of 6 to 8.9 g / cm below Formation of the precipitation strengthened sintered alloy product can be sintered. The copper powder mix is also used in especially from a liquid slurry of the copper metal particles in a liquid solution of a dissolved aluminum
miniumverbindung hergestellt. Diese Aufschlämmung wird unter genügendem mechanischem Rühren, um Kupfermetallteilchen in Suspension zu halten, bis das gesamte Lösungsmittel entfernt und ein trockener Überzug aus amorphem Aluminiumoxidgel gleichförmig auf der Oberfläche der Kupfermetallteilchen abgeschieden ist, erhitzt. Dieser trockene Überzug wird danach in kristallines Aluminiumoxid durch Erhitzen des Gemischs auf erhöhte Temperaturen von etwa 2OO°C oder darüber in einer reduzierenden Atmosphäre umgewandelt.minium connection established. This slurry is under sufficient mechanical agitation to move copper metal particles into Hold suspension until all solvent is removed and a dry coating of amorphous alumina gel is obtained uniformly deposited on the surface of the copper metal particles is heated. This dry coating is then into crystalline alumina by heating the mixture to elevated temperatures of about 200 ° C or above in a reducing Atmosphere transformed.
Die Kupfermetall-Teilchengröße in den erfindungsgemäßen Pulvergemischen wird vorzugsweise nicht über etwa 44 um Durchmesser gehalten, um die Ausscheidungsverfestigungseigenschaften zu verstärken. Wie zuvor angegeben, hängt die Ausscheidungsverfestigung in gewissem Umfang von dem Abstand zwischen den Aluminiumoxidteilchen in der dispersen Phase ab. Für die erfindungsgemäßen physikalischen Gemische, in denen die verteilten Aluminiumoxidteilchen nur an den Korngrenzen der Kupfermetallteilchen liegen, ergibt die Korngröße der Kupfermetallteilehen diesen Abstand. Herkömmliches Sintern der erfindungsgemäßen Pulvergemische ändert den Abstand zwischen den so gestalteten Aluminiumoxidteilchen nicht wesentlich. Ein verhältnismäßig gleichförmiger Überzug der einzelnen Kupfermetall- >■"■- teilchen mit den Aluminiumoxidteilchen schließt direktes Sintern zwischen nicht-überzogenen Kupfermetallteilchen wirksam aus, was ferner dazu beiträgt, gleichförmige physikalische Eigenschaften in dem gesinterten Produkt zu erzielen, wenn gleichen Sinterbedingungen unterzogen wird. Beispielsweise wurden relativ gleichförmige dichte Werte in dem oben angegebenen Dichtebereich reproduziert, wenn die erfindungsgemäßen Pulvergemische kompaktiert und bei etwa 1O5O°C gesintert wurden, wobei die Dichtewerte ferner nur mit dem Aluminiumoxidgehalt und der Sinterdauer schwankten.The copper metal particle size in the powder mixtures according to the invention is preferably maintained no more than about 44 µm in diameter in order to maintain precipitation strengthening properties to reinforce. As previously stated, precipitation strengthening depends to some extent on the distance between the alumina particles in the disperse phase. For the invention physical mixtures in which the alumina particles are distributed only at the grain boundaries of the copper metal particles the grain size of the copper metal parts gives this distance. Conventional sintering of the invention Mixtures of powders do not significantly change the spacing between the thus shaped alumina particles. A proportionate Uniform coating of the individual copper metal particles with the aluminum oxide particles precludes direct sintering between uncoated copper metal particles, which further contributes to uniform physical Achieve properties in the sintered product when subjected to the same sintering conditions. For example relatively uniform density values were reproduced in the density range given above when using the invention Powder mixtures have been compacted and sintered at about 1050 ° C, furthermore, the density values varied only with the alumina content and the sintering time.
Die erfindungsgemäß verbesserten, ausscheidungsverfestigten Sinterprodukte eignen sich besonders als Zuleitungen fürThe precipitation-strengthened, improved according to the invention Sintered products are particularly suitable as supply lines for
elektrische Lampen, wo mechanische Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit bei erhöhten Temperaturen wichtige Betriebsmerkmale sind. Beispielsweise wurde in den jüngst ausgegebenen US-Patentschriften 4 138 623 und 4 208 603 die Verwendung von mit Aluminiumoxid ausscheidungsverfestigten Kupferlegierungen als Zuleitungen für Glüh- und andere elektrische Lampen offenbart, wobei die verbesserten Zuleitungen im allgemeinen den refraktären Metall-Lampendraht tragen. Diese herkömmlichen Metallzuleitungen können ferner eine äußere Metallhülse aus dem Kupfermetall aufweisen, das der Art und Weise zuzuschreiben ist, nach der die Drahterzeugnisse hergestellt worden sind. Die Metallhülse stammt vom Verschließen des Kupferiegierungspulvers in einem Kupfermetallbehälter für das herkömmliche Hämmern oder Kaltbearbeiten zur Bildung des Drahtendprodukts her. Da jedoch die zur Herstellung des fertigen Kupferlegierungserzeugnisses nötige Sinterwirkung nach verschiedenen bekannten pulvermetallurgischen Techniken erfolgen kann, die kein Einschließen des Legierungspulvers in einem Behälter erfordern, soll die Erfindung verständlicherweise Produkte mit den oben festgelegten physikalischen und metallurgischen Eigenschaften unabhängig von dem Herstellungsverfahren umfassen.electric lamps where mechanical strength and electrical conductivity at elevated temperatures are important operating characteristics. For example, in the most recently issued U.S. Patents 4,138,623 and 4,208,603 disclose the use of with aluminum oxide precipitation-strengthened copper alloys disclosed as leads for incandescent and other electric lamps, the improved leads generally carrying the refractory metal lamp wire. This conventional Metal leads may also have an outer metal sleeve made from the copper metal attributable to the manner according to which the wire products have been manufactured. The metal sleeve comes from capping the copper alloy powder in a copper metal container for conventional hammering or cold working to form the final wire product here. However, there are those used to manufacture the finished copper alloy product necessary sintering effect can be carried out according to various known powder metallurgical techniques, the not requiring enclosing the alloy powder in a container, the invention is, of course, intended to include products the physical and metallurgical properties specified above, regardless of the manufacturing process.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße ausscheidungsverfestigte Kupferlegierung etwa Of1 bis zu etwa 1,2 Gew.-% Aluminiumoxid. Die Dichte eines anderen erfindungsgemäßen bevorzugten ausscheidungsverfestigten Kupferlegierungsprodukts nach dem Sintern ist größer als die Dichte handelsüblicher, intern oxidierter Kupferlegierung mit dem gleichen Aluminiumoxidgehalt und gleicher Sinterbehandlung. Wieder ein anderes erfindungsgemäßes bevorzugtes ausscheidungsverfestigtes Kupferlegierungsprodukt wird durch teilweises Sintern des Pulvergemischs bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur zu einem kompakten Material hergestellt, das danach in einem Metallbehälter zum herkömmlichen Drahtziehen eingeschlossen wird, um ein vollständig gesintertes Drahterzeugnis mit einer äußeren Metallhülle herzustellen.In a preferred embodiment, the precipitation strengthened copper alloy according to the invention contains from about O f 1 to about 1.2% by weight of aluminum oxide. The density of another preferred precipitation strengthened copper alloy product according to the invention after sintering is greater than the density of commercially available internally oxidized copper alloy having the same aluminum oxide content and the same sintering treatment. Yet another preferred precipitation-strengthened copper alloy product according to the invention is produced by partially sintering the powder mixture at elevated pressure and temperature into a compact material, which is then enclosed in a metal container for conventional wire drawing to produce a fully sintered wire product with an outer metal shell.
Das neue Verfahren, nach dem ein geeignetes Kupferlegierungspulver zum Sintern zur Herstellung des oben definierten Legierungsendprodukts hergestellt werden kann, umfaßt die folgenden Schritte:The new process by which a suitable copper alloy powder for sintering to produce the final alloy product defined above consists of the following steps:
a) Herstellen einer flüssigen Aufschlämmung von Kupfermetallteilchen in einer flüssigen Lösung einer gelösten Aluminiumverbindung,a) preparing a liquid slurry of copper metal particles in a liquid solution a loosened aluminum compound,
b) Erhitzen des Breis unter ausreichendem mechanischem Rühren zum Halten der Kupfermetallteilchen in Suspension, bis das Lösungsmittel entfernt ist,b) heating the slurry with sufficient mechanical agitation to hold the copper metal particles in suspension until the solvent is removed,
c) weiteres Erhitzen, bis ein trockener Überzug aus amorphem Aluminiumoxidgel auf der Oberfläche der Kupfermetallteilchen abgeschieden ist, undc) further heating until a dry coating is off amorphous alumina gel is deposited on the surface of the copper metal particles, and
d) Umwandeln des trockenen Überzugs in kristallines Aluminiumoxid durch Erhitzen des Produkts auf erhöhte Temperaturen von wenigstens 2OO°C in einer reduzierenden Atmosphäre.d) converting the dry coating to crystalline alumina by heating the product to an elevated level Temperatures of at least 200 ° C in a reducing atmosphere.
Bei der Durchführung des obigen Verfahrens kann eine wässrige Aufschlämmung der suspendierten Kupferteilchen eingesetzt werden, die eine wasserlösliche Aluminiumverbindung, wie ein organisches oder anorganisches Aluminiumsalz, enthält. Die beim Verfahren verwendete reduzierende Atmosphäre kann Wasserstoff oder eine andere geeignete reduzierende Atmosphäre sein, die die Oxidation der Kupferteilchen verhindert, wenn auf erhöhte Temperaturen erhitzt wird. Wichtig ist bei dem oben genannten Verfahren auch, die flüssige Aufschlämmung ausreichend mechanisch zu rühren, um die Bildung einer überstehenden Flüssigkeitsschicht zu verhindern, was zu einem nicht gleich-When performing the above method, an aqueous Slurry of the suspended copper particles used containing a water-soluble aluminum compound such as an organic or inorganic aluminum salt. the The reducing atmosphere used in the process may include hydrogen or some other suitable reducing atmosphere that prevents oxidation of the copper particles when increased Temperatures is heated. In the above-mentioned method, it is also important that the liquid slurry is sufficient mechanical stirring to prevent the formation of a protruding liquid layer, which leads to a non-uniform
förmigen Überziehen der suspendierten Teilchen mit Aluminiumoxidgel und zu unerwünschtem direktem Sintern zwischen unüberzogenen oder nicht gleichförmig überzogenen Teilchen führen kann.coating the suspended particles with alumina gel and lead to undesirable direct sintering between uncoated or non-uniformly coated particles can.
Fig. 1 zeigt die Änderung der mechanischen Härte des erfindungsgemäßen Kupferlegierungs-Sinterprodukts bei erhöhten Temperaturen;Fig. 1 shows the change in mechanical hardness of the invention Copper alloy sintered product at elevated temperatures;
Fig. 2 zeigt die endgültige Zugfestigkeit der Legierungserzeugnisse nach der selben Änlaßbehandlung;Figure 2 shows the ultimate tensile strength of the alloy products after the same wetting treatment;
Fig. 3 zeigt die Streckfestigkeit der LegierungserZeugnisse nach der selben Anlaßbehandlung undFigure 3 shows the yield strength of the alloy products after the same tempering treatment and
Fig. 4 zeigt die Änderung der Duktilität der selben geglühten Legierungserzeugnisse, gemessen als Prozent Dehnung. Fig. 4 shows the change in ductility of the same annealed Alloy products measured as percent elongation.
Bei der praktischen Durchführung der Erfindung wird ein geeignetes Kupfermetall-Pulvergemisch, gleichförmig überzogen mit kleineren Aluminiumoxidteilchen, hergestellt. Dazu werden etwa 81,7 g Aluminiumnitrat in etwa 500 ml destilliertem Wasser gelöst und die Lösung dann in etwa 2,72 kg (6 lbs) fein zerl.oiltes Kupferpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße feiner als 44 um (325 US Screen size) eingerührt- Die wässrige Aufschlämmung wird dann auf etwa 95 C unter ständigem mechanischem Rühren erhitzt, um die Kupfermetallteilchen in dem flüssigen Medium suspendiert zu halten, bis alles Wasser entfernt ist und ohne eine überstehende Flüssigkeitsschicht in der flüssigen Supension während der Entfernung des Wassers sich bilden zu lassen. Eine Überprüfung der drei Kupf erpulvergemische ergab, daß eine gleichförmige Abscheidung von amorphem Aluminiumoxidgel die Kupfertelichen überzog und direkten Kontakt zwischen ihnen verhinderte. Das trockene Pulvergemisch wird darin bei etwa 1000C in Luft etwa T h weiter getrocknet und weitere 12 h in ein Vakuum gebracht. Nach die-In practicing the invention, a suitable copper metal powder mixture uniformly coated with smaller alumina particles is prepared. To do this, about 81.7 g of aluminum nitrate are dissolved in about 500 ml of distilled water and the solution is then stirred into about 2.72 kg (6 lbs) of finely divided copper powder with an average particle size of less than 44 µm (325 US screen size). The aqueous slurry is then heated to about 95 C with constant mechanical agitation to keep the copper metal particles suspended in the liquid medium until all of the water is removed and without a supernatant layer of liquid forming in the liquid suspension during the removal of the water. An examination of the three copper powder mixtures indicated that uniform deposition of amorphous alumina gel coated the copper particles and prevented direct contact between them. The dry powder mixture is then further dried in air at about 100 ° C. for about 1 hour and placed in a vacuum for a further 12 h. After the-
sem Trocknen wird das Pulvergemisch dann mit Isopropylalkohol 1 h in einer Kugelmühle vermählen und dann wieder in Luft getrocknet. Das luftgetrdcknete Gemisch wird dann auf etwa 80O0C in Wasserstoff etwa 3 h erhitzt, was den Überzug amorphen Aluminiumoxidgels auf den Kupferteilchen in einen Überzug aus kristallinem Aluminiumoxid umwandelt. Vermählen des umgewandelten Pulvergemisch^ und Durchgang durch ein 250 pm-Sieb liefert ein Pulver, das sich zum Sintern in herkömmlicher Weise eignet.After drying, the powder mixture is then ground with isopropyl alcohol in a ball mill for 1 hour and then dried again in air. The mixture is then heated luftgetrdcknete h to about 80O 0 C in hydrogen for about 3, which converts the amorphous alumina gel coating on the copper particles in a coating of crystalline alumina. Grinding of the converted powder mixture and passage through a 250 μm sieve provides a powder which is suitable for sintering in a conventional manner.
Beispielsweise wurde das oben hergestellte Kupferlegierungs-Pulvergemisch bei etwa 10500C in Wasserstoff nach herkömmlicher Hydropreßkompaktierung bei etwa 1930 bar (28000 psi.) gesintert. Es wurde eine Dichte von etwa 6,71 g/cm nach 4 h Sintern erhalten, die nach 12h Sintern bei den gleichen Temperaturbedingungen auf etwa 6,80 g/cm stieg, bei weiterem Sintern aber nicht mehr wesentlich anstieg. Ein Dichtebereich von etwa 6,0 bis 8,9 g/cm wurde bei den gleichen Sinterbedingungen für andere Kupferlegierungspulver erhalten, hergestellt in der gleichen allgemeinen, oben beschriebenen Weise, die aber verschiedene Aluminiumoxidgehalte im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 1,2 Gew.-% Aluminiumoxid aufwiesen. Ein handelsübliches, intern oxidiertes Kupferpulvergemisch mit etwa dem gleichen Gewichtsprozentsatz an Aluminiumoxidgehalt wie die oben speziell veranschaulichte Ausführungsform wurde ebenfalls bei gleichen Sinterbedingungen gesintert und hatte, wie gefunden wurde, eineFor example, the copper alloy powder mixture at about 1050 0 C in hydrogen by conventional Hydropreßkompaktierung at about 1930 bar prepared above was (28,000 psi.) Sintered. A density of about 6.71 g / cm was obtained after 4 hours of sintering, which rose to about 6.80 g / cm after 12 hours of sintering under the same temperature conditions, but no longer increased significantly with further sintering. A density range of about 6.0 to 8.9 g / cm was obtained under the same sintering conditions for other copper alloy powders made in the same general manner described above but with different alumina contents ranging from about 0.1 to about 1.2 Comprised weight percent alumina. A commercially available internally oxidized copper powder mixture having about the same weight percentage of alumina content as the embodiment specifically illustrated above was also sintered under the same sintering conditions and was found to have a
3
geringere Dichte von etwa 6,35 g/cm nach 4 h Sintern. Weiteres Sintern des handelsüblichen Kupferpulvergemischs führte zu
einer Dichte von etwa 6,48 g/cm nach 12stündigem Sintern, was
die mit dem kommerziellen Pulver allgemein erzielte geringere Dichte bestätigt. Außerdem wurde beobachtet., daß die Kupfermetall-Teilchengröße
in den erfindungsgemäßen gesinterten Erzeugnissen im allgemeinen kleiner ist als bei kommerziellen,
intern oxidierten Kupferlegierungspulvern.3
lower density of about 6.35 g / cm after sintering for 4 hours. Further sintering of the commercial copper powder mixture resulted in a density of about 6.48 g / cm after sintering for 12 hours, confirming the lower density generally achieved with the commercial powder. It has also been observed that the copper metal particle size in the sintered products of the present invention is generally smaller than that of commercial internally oxidized copper alloy powders.
Verschiedene physikalische Eigenschaften wurden an dem oben veranschaulichten erfindungsgemäßen ausscheidungsverfestigtenVarious physical properties have been identified on the above illustrated precipitation strengthened invention
Kupferlegierungsprodukt gemessen, zum Vergleich mit an kommerzieller Kupfer/Chrom-Legierung erhaltenen Werten, die etwa 1,0 Gew.-% Chrom enthielt (als CAi 82 bezeichnet), sowie auch an dem oben veranschaulichten kommerziellen, intern oxidierten Kupferlegierungsprodukt. Jedes der verglichenen Kupferlegierungsprodukte wurde zu Drahtproben mit einem Durchmesser von etwa 0,3556 mm (0,014") unter Anwendung herkömmlicher Verarbeitungstechniken geformt. Im einzelnen wurden die jeweiligen Kupferlegierungsgemischpulver zuerst zu einem kompakten Körper hydrogepreßt und darauf in einem Kupfermetallbehälter zum Drahtziehen eingeschlossen, dann die kupferkaschierten Blöcke heißextrudiert und schließlich die Stränge zu den gewünschten Drahterzeugnissen gezogen. Das Kupferhüllenmaterial wurde durch elektrolytisches Ätzen der Drahterzeugnisse in einer Salpetersäure/Alkohol-Lösung entfernt, um nicht die an den jeweiligen Kupferlegierungen als solchen erhaltenen Ergebnisse zu beeinflussen. Die angegebenen Messungen wurden bei Raumtemperatur an den vorbereiteten Drahtproben nach dem Anlassen in Argon für etwa 30 min bei den angebenen erhöhten Temperaturen durchgeführt.Copper alloy product measured for comparison with an commercial one Copper / chromium alloy obtained, which contained about 1.0 wt .-% chromium (referred to as CAi 82), as well as on the commercial internally oxidized copper alloy product illustrated above. Any of the copper alloy products being compared became wire samples approximately 0.3556 mm (0.014 ") in diameter using conventional processing techniques shaped. In detail, the respective mixed copper alloy powders first became a compact body hydroformed and then placed in a copper metal container for Wire drawing included, then the copper clad blocks hot extruded and finally the strands into the desired ones Drawn wire products. The copper clad material was removed by electrolytic etching of the wire products in a nitric acid / alcohol solution so as not to affect the respective Results obtained as such copper alloys to influence. The measurements given were made at room temperature on the prepared wire samples after tempering in argon for about 30 minutes at the indicated elevated temperatures carried out.
Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Änderung der Raumtemperatur-Härtemessungen an den oben hergestellten Drahterzeugnissen nach dem Anlassen bei den im Diagramm angegebenen erhöhten Temperaturen wiedergibt. Herkömmliche Vickers-Diamant-Pyramid-Härte (DPH)-Messungen erfolgten an den Drahtproben mit einem Tukon Mikrohärtetester unter Verwendung einer 100 g-Last und beginnend mit dem Drahtzustand "wie gezogen". Kurve 3 gibt die Härtewerte für Drahtproben des kommerziellen, intern oxidierten Kupferlegierungsprodukts wieder, das jetzt als Zuführungsmaterial in Glühlampen verwendet wird. Während etwas niedriyere Härtewerte für die Drahtproben aus dem erfindungsgemäßen Kupferlegierungsprodukt erhalten wurden, wie in Kurve 2 gezeigt, sind diese Werte höher,als Kurve 1 für den kommerziellen Kupfer/Chrom-Legierungsdraht angibt, der jetzt für Zuführungen in den elektrischen Lampen.verwendet wird.Figure 1 is a graph showing the change in room temperature hardness measurements on the wire products manufactured above after tempering at the increased values indicated in the diagram Temperature. Conventional Vickers diamond pyramid hardness (DPH) measurements were made on the wire samples with a Tukon micro hardness tester using a 100 g load and starting with the wire state "as drawn". Curve 3 gives the hardness values for wire samples of the commercial, internally oxidized Copper alloy product again, which is now used as a feed material used in incandescent lamps. While somewhat lower hardness values for the wire samples from the invention Copper alloy product obtained as shown in curve 2, these values are higher than curve 1 for the commercial Copper / chrome alloy wire that is now used for Feeders in the electric lamps. Is used.
-i 'V" _ β -i 'V "_ β
In Pig. 2 ist die Änderung der letztlichen Zugfestigkeit für die gleichen Drahtmaterialien nach der gleichen Anlaßbehandlung wie oben angegeben dargestellt. Diese Messungen zusammen mit den nachfolgend berichteten Streckfestigkeits- und Prozent-Dehnung-Messungen wurden an einem Instron-Zugfestigkeitstestgerät mit einer Meßlänge von 25,4 mm (1,0") bei einer Kreuzkopf-Geschwindigkeit von 5,1 mm (0,20")/min durchgeführt. Wieder kann in Fig. 2 festgestellt werden, daß die letztlichen Zugfestigkeitswerte für das kommerzielle, intern oxidierte Kupferlegierungsprodukt in Kurve 4 höher blieben als in Kurve 3 für das erfindungsgemäße Kupferlegierungs-In Pig. Figure 2 shows the change in ultimate tensile strength for the same wire materials after the same tempering treatment as given above. These measurements together with the below reported yield strength and Percent elongation measurements were made on an Instron tensile tester at a gauge length of 25.4 mm (1.0 ") at a crosshead speed of 5.1 mm (0.20") / min. Again in Figure 2 it can be seen that the ultimate tensile strength values for the commercial, internal oxidized copper alloy product remained higher in curve 4 than in curve 3 for the copper alloy according to the invention
produkt angegeben. Noch niedrigere Werte sind in Kurve 6 für die kommerziellen Kupfer/Chrom-Legierungsdrahtproben angegeben. Die letztliche Zugfestigkeit für das erfindungsgemäße Kupferlegierungsprodukt liegt somit zwischen der für derzeit in elektrischen Lampen verwendete Zuleitungsmaterialien. Entsprechend bestätigten die Streckfestigkeitsmessungen gemäß Fig. 3, mit den gleichen Drahtmaterialien durchgeführt, die gleiche Mittellage zwischen dem erfindungsgemäßen Kupferlegierungsprodukt und den kommerziellen Zuleitungsmaterialien. Die Kurven 7 und 9 beziehen sich auf die intern oxidierten bzw. Kupfer/Chrom-Legierungsprodukte, während Kurve 8 die Änderung der Streckfestigkeit mit der Anlaßtemperatur für das erfindungsgemäße Kupferlegierungsprodukt angibt. Die in Fig. 4 angegebenen Messungen der Dehnung in Prozent bestätigen ferner die gleiche Zwischenlage zwischen den Zuleitungsmaterialien. Die Werte der Kurve 10 wurden am gleichen internen oxidierten Kupferlegierungsprodukt erhalten, während die Werte der Kurve 12 das Kupfer/Chrom-Legierungsprodukt und die dazwischen liegende Kurve 11 das erf indungsgernäße Kupferlegierungsprodukt darstellen. Wie die Duktilitätsmessungen zeigen/ sind die erfindungsgemäßen Kupferlegierungen duktiler als intern oxidierte Materialien, was nicht erwarteL wurde; E.s war bor lohtet', wurden, daii eine Jietfrenzuny dor Gegenwart der Aluminiumoxidteilchen auf die Korngrenzen der Kupfermetallteilchen zu geringerer Duktilität führen würde.product specified. Even lower values are given in curve 6 for the commercial copper / chromium alloy wire samples. The ultimate tensile strength for the copper alloy product according to the invention is thus between that for the present lead materials used in electric lamps. Correspondingly, the yield strength measurements confirmed according to 3, carried out with the same wire materials, the same middle layer between the copper alloy product according to the invention and the commercial lead materials. Curves 7 and 9 relate to the internally oxidized and copper / chromium alloy products, while curve 8 represents the Indicates change in yield strength with tempering temperature for the copper alloy product of the invention. In the The measurements of the elongation in percent given in FIG. 4 also confirm the same intermediate layer between the lead materials. The values of curve 10 were internal to the same oxidized copper alloy product, while the values of curve 12 the copper / chromium alloy product and the intermediate curve 11 represents the copper alloy product according to the invention. Like the ductility measurements show / are the copper alloys according to the invention more ductile than internally oxidized materials, which is not to be expected became; E. It was borne lohtet, were that a jietfrenzuny in the presence of the alumina particles on the grain boundaries of the Copper metal particles would lead to lower ductility.
:vt4.-;.: -=..-.; 3,30920: vt4.- ;. : - = ..- .; 3.30920
Eine solche verbesserte Duktilität erleichtert verständlicherweise die mechanische Bearbeitung der erfindungsgemäßen Kupferlegierungen.Such improved ductility is understandably easier the mechanical processing of the copper alloys according to the invention.
Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß ein neues, ausscheidungsverfestigtes Kupferlegierungsmaterial beschrieben wurde, das insbesondere für Produktanwendungen bei erhöhten Temperaturen allgemein brauchbar ist. Auch sollte klar geworden sein, daß andere, abgewandelte Zusammensetzungen .als die speziell oben offenbarten, in gleicher Weise hergestellt werden können, ohne auf die offenbarten wünschenswerten physikalisch-metallurgischen Eigenschaften zu verzichten. Während z.B. eine Kupferhülse oder -hülle als bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Kupferdrahterzeugnisse nützlich offenbart worden ist, kommt es ferner in Betracht, daß noch andere Metalle, wie z.B. Nickel, vorteilhaft verwendet werden können. Solch ein Austausch gegen Nickel könnte somit eine Lösungslegierung mit Kupfer während des Drahtziehvorgangs bilden, mit dem möglichen weiteren Vorteil für Anwendungen bei Lampenzuleitungsprodukten. Daher soll die Erfindung nur durch den Umfang der Ansprüche festgelegt sein.The above description shows that a new, precipitation strengthened Copper alloy material has been described, which is particularly useful for product applications at elevated temperatures in general. It should also have become clear that other modified compositions than those specifically disclosed above can be prepared in the same way, without foregoing the desirable physical-metallurgical properties disclosed. While e.g. a copper sleeve or sheath has been disclosed as being useful in the manufacture of the copper wire products of the invention, it is also contemplated that other metals, such as e.g. Nickel, can advantageously be used. Such an exchange for nickel could thus be a solution alloy with Form copper during the wire drawing process, with the possible Another advantage for applications in lamp lead products. Therefore, the invention is intended to be defined only by the scope of the claims be fixed.
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